雙管正激的顯著優(yōu)點(diǎn)：（摘自 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì) 第二版 Abraham）

1，  關(guān)斷時(shí)，每個(gè)開(kāi)關(guān)管僅承受一倍直流輸入電壓；

2，  關(guān)斷時(shí)，不出現(xiàn)漏感尖峰。  

第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，是兩個(gè)二極管實(shí)現(xiàn)鉗位，容易理解。 第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)，我想了想，根本原因是：初級(jí)繞組同時(shí)勵(lì)磁傳輸能量以及磁復(fù)位，不存在單管正激初級(jí)繞組和磁復(fù)位繞組不可能完全耦合的情況，等效為初級(jí)繞組和磁復(fù)位繞組實(shí)現(xiàn)了理想的完全耦合，所以無(wú)漏感尖峰問(wèn)題。

陸續(xù)搞過(guò)LLC，反激，BUCK，BUCK-BOOST,單管正激，有源鉗位單管正激。其中反激搞得最多。卻一直沒(méi)機(jī)會(huì)玩玩雙管正激，前段時(shí)間，比較空閑，機(jī)會(huì)來(lái)了。

由于是第一次做雙管正激電源，請(qǐng)兄弟們斧正

我把過(guò)程和步驟詳細(xì)羅列出來(lái)，供沒(méi)搞過(guò)光管正激的兄弟參考，。

第一次嘗試雙管正激電源，輸入176-264V~，輸出24V10A。

變壓器設(shè)計(jì)：

磁芯：EC3540  窗口面積：Aw=125平方毫米  磁芯中柱截面積：Ae=95平方毫米

開(kāi)關(guān)頻率，假定Fs=50kHz，周期 T=1/Fs=20us,最大占空比 Dmax=0.4,最大導(dǎo)通時(shí)間Tonmax=T*Dmax=8us.

1,算初級(jí)繞組Np: Np=Vin*Tonmax/(ΔB*Ae)=250*8/(0.2*95)=105Ts

最小輸入電壓按250V算

Vin,單位V; Tonmax,單位us; ΔB,單位T,特斯拉; Ae,單位平方毫米. 

反激我也按這個(gè)公式算,不過(guò)ΔB的話,小功率我一般取到0.3左右,初級(jí)好少繞幾圈.

2,算初級(jí)等效平頂波電流值:Ipft-p

   Pin=Pout/0.8=240/0.8=300=Vin min* Ipft-p* Dmax

   Ipft-p=300/( Vin min* Dmax)=300/(250*0.4)=3A

3,算初級(jí)電流有效值:Irms-p= Ipft-p*√Dmax=3*√0.4=1.9A

4,算初級(jí)繞組需要的漆包線面積:按找5A/平方毫米計(jì)算,Sp=1.9/5=0.38 平方毫米

  初步選直徑0.45的漆包線*2,面積為π*D*D*2/4=3.14*0.45*0.45*2/4=0.32 平方毫米

5,算次級(jí)電壓Vs:Vs=(Vout+VF)/Dmax=(24+1)/0.4=62.5 V

6,算次級(jí)繞組Ns: Ns=Np*Vs/Vin=105*62.5/250=26.25 取26

7,算次級(jí)電流有效值:Irms_s= Isrms=Iomax×√Dmax=10*√0.4=6.32A 

8,算次級(jí)繞組線徑面積: 按5A/平方毫米算,Ss=6.32/5=1.26 平方毫米

 初步選直徑0.6的漆包線*4,面積為π*D*D*2/4=3.14*0.6*0.6*4/4=1.13 平方毫米

驗(yàn)證能繞下不:初級(jí)面積:105*0.32=33.6

             初級(jí)面積:26*1.13=29.38

             窗口面積:125 平方毫米

            繞組占窗口比例:(33.6+29.38)/125=0.504 

這個(gè)數(shù)值偏高,當(dāng)時(shí)沒(méi)太注意,結(jié)果才發(fā)現(xiàn),這個(gè)比例確實(shí)太高,繞制變壓器時(shí),幾乎繞滿骨架,結(jié)果呢,導(dǎo)致:1,漏感更大 2,寄生電容更大 3,銅損更大 4,繞組散熱更難

該換型號(hào)大點(diǎn)的磁芯,或者開(kāi)關(guān)頻率提高,減少匝數(shù).

要是我再設(shè)計(jì),自然冷卻,繞組占窗口面積的比例,我會(huì)設(shè)計(jì)在0.2-0.3左右.對(duì)不?

輸出濾波電感設(shè)計(jì):

我用的鐵硅鋁磁環(huán):27*11(外徑*高) 線徑么,我沒(méi)算,直接用變壓器次級(jí)繞組的線徑,0.6*4.

因?yàn)榉诺孟?SPAN lang=EN-US>,如果空間很受限制的,按7-10A/平方毫米來(lái)計(jì)算我想都行,因?yàn)樯釛l件好,且磁損小.當(dāng)然,空間足夠,線粗點(diǎn),效率高點(diǎn)是好事.

感量計(jì)算: 假定ΔI=Io/3=3.33A，L=(Vs-Vo-VF)*Tonmax/ ΔI=(62.5-1-24)*8/3.33=90 uH

繞多少圈? 我偷懶,沒(méi)去算,直接繞,然后測(cè)試下,一會(huì)就把電感樣品繞制好.

順便說(shuō)下,反激變壓器,我也不計(jì)算氣隙的,偷懶,繞制好后,一邊測(cè),一邊調(diào)整下氣隙就行.

計(jì)算過(guò)程就這樣了.然后是一些調(diào)試經(jīng)驗(yàn):

1,控制IC,最初我是用的3842,因?yàn)槭稚蠜](méi)3844或3845,結(jié)果遇到現(xiàn)象如下:輸入電壓較低時(shí),3842會(huì)動(dòng)作,占空比大于0.5,因?yàn)槭请p管正激,不能正常磁復(fù)位,導(dǎo)致電源 嗒!......嗒!.....的響,有些嚇人,換3844后就OK

2,負(fù)載帶大時(shí)電源不穩(wěn)定:將TL431 R,K之間并聯(lián)電容C26 增大為474解決(最初是104)

3,負(fù)載在輕載和重載切換,電源響應(yīng)過(guò)慢的問(wèn)題:R22,有最初4.7K調(diào)整為NC;R20,由12K,調(diào)整為1K解決問(wèn)題.

4,空載輸出電壓不穩(wěn)的問(wèn)題:3844 3,4腳間并聯(lián)一101電容 以及輸出加0.8W假負(fù)載.

加這個(gè)101電容,可以有效降低假負(fù)載的功率.加101電容后,輸出空載時(shí),驅(qū)動(dòng)信號(hào)改善了很多,就是連續(xù)性更好,不會(huì)一會(huì)有驅(qū)動(dòng),一會(huì)沒(méi)驅(qū)動(dòng).這個(gè)現(xiàn)象的根本原因?我也不知道,忘知道的兄弟指教.反正我不認(rèn)為是斜率補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果.

空載輸出電壓不穩(wěn)的根本原因是輸出空載,又沒(méi)假負(fù)載的話,3844的供電電壓不能保證.所以,如果是繞組供電,那么加假負(fù)載吧. 有單獨(dú)VCC供電,就可以不加假負(fù)載.

5,輸入電壓為176V~時(shí),輸出帶載10A,輸出電壓會(huì)掉到23V,測(cè)試驅(qū)動(dòng),發(fā)現(xiàn)是占空比已經(jīng)到達(dá)極限.根本原因,是輸入最低電壓的計(jì)算,176*1.414=248.86V,我直接取250V,是準(zhǔn)確的.

一個(gè)是初級(jí)兩個(gè)MOS管在導(dǎo)通時(shí)有壓降,二是整流橋后的電容在放電時(shí)電壓會(huì)下降,下降值,可以根據(jù):I*T=C*V來(lái)計(jì)算.

所以心中有冰http://bbs.dianyuan.com/topic/730739

這個(gè)帖子中,最低輸入電壓時(shí)的計(jì)算: Vin(min)=180×0.9×√2-20=209 VDC  

很有參考意義. 0.9,指電網(wǎng)向波動(dòng)10%   20V,指整流橋后的電容放電階段電壓下降20V了.計(jì)算確實(shí)需要細(xì)致,呵呵.

最終，我把變壓器輸入匝數(shù)減小為90TS，次級(jí)繞組調(diào)整為28TS解決問(wèn)題。

6,我電路中,檢測(cè)光耦U2 3腳的信號(hào)來(lái)做過(guò)流保護(hù),我認(rèn)為是不能實(shí)現(xiàn)的。但是，反激效果良好。 我認(rèn)為，根本原因是：對(duì)于正激：如果把光耦K端的電壓設(shè)置得比較低，比如4V，那么輸出帶載在輕載和重載切換時(shí)，輸出電壓會(huì)波動(dòng)過(guò)大；設(shè)置得比較高，比如20V，那么輕載和重載切換，輸出電壓會(huì)很穩(wěn)定。但是，此時(shí)負(fù)載在輕載到重載，光耦第3腳的電壓，就不怎么改變了。遠(yuǎn)不像對(duì)于反激，光耦K端電壓設(shè)置為4V左右時(shí)，光耦第3腳的電壓會(huì)隨負(fù)載改變而改變，所以可以利用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

7，LF1  LF2電流值偏小，溫升較高，需要增大規(guī)格。

8，初級(jí)的兩個(gè)MOS，最開(kāi)始我用的是7N60，溫度很高，然后換為IPP60R199CP，輸入功率直接下降9W，溫度馬上下來(lái)，立竿見(jiàn)影，呵呵。

初級(jí)的兩個(gè)MOS是串聯(lián)關(guān)系，所以需要Rds小點(diǎn)的MOS。

這是效率對(duì)比：220V~時(shí)測(cè)試

MOS                輸入功率  輸出24V/10A  效率

7N60                299W           240W    0.803

IPP60R199CP         290.3W         240W    0.827

9,輸出濾波電感,我繞制時(shí),繞2層,27TS 80uH,輸入220V~,輸出24V5A,效率85%

                        后來(lái),繞3層,38TS,160uH, 輸入220V~,輸出24V5A,效率85.7%

繞這么多,是以為手上的這個(gè)鐵硅鋁磁導(dǎo)率比較低,好像是75,要是是125的,會(huì)更好.

10,初級(jí)的鉗位二極管D6 D7,最開(kāi)始我是用的HER207,后來(lái)改為FR207后,關(guān)斷時(shí)導(dǎo)致的輸出噪聲降低了很多.整機(jī)效率并沒(méi)有降低.

11,3844和MOS的布局,可以更優(yōu)化下,減小驅(qū)動(dòng)線路和電流檢測(cè)線路的走線的.當(dāng)時(shí)由于為了放置過(guò)流保護(hù)的那幾個(gè)元件,弄成了這樣。

最終，176-264 輸出24V10A，輸出紋波50 mV 噪聲100mV 。噪聲確實(shí)好過(guò)單管正激，更不用說(shuō)反激。

完

附：電路，PCB圖

電路圖：24V10A V1.0 

PCB正面： 

PCB背面：